UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO UFRPE UNIDADE ACADÊMICA DE GARANHUNS UAG CURSO DE GRADUAÇÃO DE AGRONOMIA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO UFRPE UNIDADE ACADÊMICA DE GARANHUNS UAG CURSO DE GRADUAÇÃO DE AGRONOMIA ENERGIA NA AGRICULTURA GARANHUNS, JUNHO DE

2 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO UFRPE UNIDADE ACADÊMICA DE GARANHUNS UAG CURSO DE GRADUAÇÃO DE AGRONOMIA Karolyna Correia e Silva. DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ELETRIFICAÇÃO COM PAINÉIS SOLARES FOTOVOLTÁICOS. Trabalho solicitado pelo profº Ricardo Vigoderis aos alunos do curso de Agronomia do 3º p. da UAG/UFRPE, com fins avaliativos. GARANHUNS, JUNHO DE

3 Sumário 1. Introdução Materiais e Métodos Resultados Conclusão Referências Bibliográficas

4 1. Introdução Uma das formas de aproveitar a energia solar é através da sua transformação em eletricidade através do processo fotovoltaico (PV). As células fotovoltaicas também podem ser designadas por "fotopilhas"; no entanto, convém salientar que apesar da terminologia, não existe qualquer armazenamento de energia na célula, nem sob a forma química nem sob qualquer outra forma. Não se trata de uma pilha no sentido comum do termo, mas antes um conversor instantâneo de energia solar em energia elétrica. Uma célula em total obscuridade, comporta-se como um componente passivo. (lei.ucl.ac.be). A célula solar fotovoltaica não pode, sequer, ser comparada com um gerador clássico de corrente contínua, pois não se comporta nem como uma fonte de tensão constante, nem como uma fonte de corrente constante. Atualmente, o rendimento da conversão de energia solar em energia elétrica é, ainda, baixo (normalmente inferior a 12%). Para uma incidência nominal de 1000 W/m 2, são necessários 12 m 2 de painéis fotovoltaicos para fornecer 1 kwc, o que significa um elevado custo do watt. (lei.ucl.ac.be). O reduzido rendimento, assim como o elevado custo dos painéis, fazem com que a exploração se efetue de forma a obter a máxima potência disponível ao nível do gerador PV. Normalmente, este máximo obtém-se através de uma boa adaptação entre o gerador PV e a carga associada. Esta adaptação efetua-se através de conversores estáticos funcionando em modos diversos. (lei.ucl.ac.be). O objetivo desse trabalho é através do estudo de demanda dimensionar um sistema fotovoltaico sabendo os custos de materiais e instalações para posteriormente fazer um orçamento e saber em quanto tempo o uso desse sistema pagaria todo o investimento feito paga adapta-lo a realidade residencial. 4

5 2. Materiais e Métodos Foi feito um estudo da demanda de energia de uma residência com quatro moradores na cidade de Garanhuns/PE. Sentiu-se a necessidade de substituir a iluminação dessa residência por um sistema de produção de energia fotovoltaico para que se possa diminuir o consumo de energia e conseqüentemente o valor mensal da conta de energia. Através do cálculo Ep = Ec / K, descobrimos a energia a produzir em Wh, onde (Ec) equivale a energia a ser consumida em Wh e (K) a constante do fator de correção. Seguindo a seqüência necessária para descobrir o melhor sistema de implantação de energia fotovoltaica para essa residência, o próximo cálculo será o descobrimento da potência de pico que pode ser produzida no local na hora de maior insolação, Pp = Ep / I ; onde Pp = Potência de pico (Wp); Ep = Energia produzida por dia (Wh/dia); I = Irradiância diária (KWh/m².dia). Logo após achar a potência de pico, deve-se fazer uma pesquisa em sites que disponibilizem painéis de boa qualidade e custo reduzido para assim poder fazer o orçamento necessário para a compra desse material. Fazendo todo o orçamento, deve-se calcular a capacidade em ampérioshora que se dá pela fórmula : C = (Ec.N) / (D.U); onde Ec = Energia consumida por dia (Wh/dia); N = Número de dias de autonomia; D = Tempo de descarregamento da bateria sem danifica-la (%); U = Tensão da bateria em voltios (V). Por fim deve-se encontrara o regulador que se encarrege de carregar e descarregar com tensão e amperagem apropriada. 5

6 3. Resultados Etapa 1 : Achar a energia a produzir em Wh. Município:Garanhuns Estado:PE Latitude: 8, Sul Longitude: 36, Oeste Distância:,0 km Radiação diária média mensal [kwh/m 2.dia] Ângulo Inclinação Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média Delta Maior média anual 5 N 5,52 5,48 5,40 4,76 4,67 4,09 4,34 5,03 5,13 5,97 6,12 5,84 5,20 2,03 Tabela 1. Tabela de radiação diária mensal em [KWh/m².dia] Foi baseado no consumo da iluminação no horário de pico dessa residência (Ec) que corresponde a 280 Wh e K que corresponde a 0,65. Ep = 280 / 0,65 = 430,769 Wh. Etapa 2 : Achar a potência de pico. Pp = 430,769 / 5,20 = 82,84 Wp. Obs: A irradiância (I) é a maior média anual, ou seja, 5,20. 6

7 Etapa 3 : Tipo de painel a ser utilizado. Site brasil hobby Neste caso é necessário utilizar um painel fotovoltaico com capacidade de potência de 85 Watts que custa R$ 1.400,00, para cobrir o consumo da iluminação. Etapa 4 : Calcular a capacidade (C) em ampérios-hora(ah). C = ( ) / ( ) = (20,160) / (600) = 33,6 Ah. Obs: O número de dias de autonomia (N) são 3 dias; O dia tem 24 horas; O tempo de descarregamento da bateria de carro é 50%; A tensão da bateria é 12 V. Site mercado livre A bateria a ser utilizada será de 65 ah/hora com capacidade de 530 ah/pico que custa R$ 215,00. ETAPA 5 : Achar o controlador de cargas que se encarregue de carregar e descarregar a bateria com tensão e amperagem apropriada e achar o inversor. Site brasil hobby O controlador de carga a ser usado é o TC-80 [5 à 7 A] que custa R$ 143,00 com especificação de até 85 W. 7

8 O inversor a ser usado é DC/AC com capacidade de 150 W (12Vdc - 127Vac) que custa R$ 189,00. O custo da implantação desses materiais para a substituição da iluminação por sistema fotovoltaico é de: 1.400,00 -> 1 painel fotovoltaico de 85 W; 215,00 -> 1 bateria de 65 ah/hora à 530 ah/pico; 143,00 -> 1 controlador de cargas 5 à 7 A com capacidade de até 85 W; 189,00 -> 1 inversor 150 W. Total = R$ 1.947,00 8

9 4. Conclusão Sabe-se que a energia fotovoltaica é um sistema bastante viável por ser uma energia praticamente limpa e renovável, não prejudicando os recursos ambientais já escassos no planeta. Com a utilização da energia do sistema atual (hidrelétrico) o consumo da iluminação residêncial extima-se que ficaria por R$ 138,24. Foi feito todo o orçamento da substituição da energia atual pelo sistema fotovoltaico e o investimento ficaria em torno de R$ 1.947,00 para a iluminação dessa residência. Ao fazer os calculos do consumo de energia, verifica-se que em torno de 14 meses, ou seja, 1 ano e 2 meses, todo o investimento nesse sistema fotovoltaico pagaria todo o dinheiro gasto, ressaltando sempre que o equipamento utilizado nesse novo sistema terá manutenção após no mínimo 10 anos e dependendo do manuseio dos mesmos a durabilidade desses equipamentos se alonga por vários anos. 9

10 5. Referências Bibliográficas FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Principes/Systeme_photovoltaique.htm 10